胶原纤维为模板TiO_2、La_x/TiO_2纳米纤维的制备、表征及光催化活性研究

以胶原纤维为模板分别负载钛(Ti4+)或钛(Ti4+)和镧(La3+),经高温煅烧制得介孔TiO2和La x/TiO2纳米纤维。通过场发射扫描电镜(FESEM)、N2吸附-脱附等温线、X射线衍射(XRD)、分子荧光光谱(PL)和紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等对这2类纳米纤维的结构和物理性能进行了表征。结果表明胶原纤维的纤维状结构能被较好地保留在TiO2和La x/TiO2纳米纤维中。TiO2和La x/TiO2纳米纤维的N2吸附-脱附等温线属于典型的Ⅳ型,表明其具有介孔结构。XRD分析表明,La3+的掺杂减小了TiO2的晶粒尺寸。与Degussa P25相比,介孔TiO2和La x/TiO2(x≤0.02)纳米纤维的紫外-可见吸收光谱红移,分子荧光光谱强度明显减弱。以孔雀石绿的光催化降解为模型反应,在可见光和紫外光激发下,介孔TiO2和La x/TiO2纳米纤维的光催化活性均高于Degussa P25。此外,La x/TiO2在可见光激发下的光催化活性高于未掺杂的TiO2纳米纤维。     

Fe3+-SiO2掺杂纳米TiO2的制备及其光催化降解甲基橙的研究

以三嵌段非离子表面活性剂P123为模板,采用水热法制备了Fe3+-SiPO2掺杂纳米TiO2,通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等手段考察了Fe3+-SiO2掺杂纳米TiO2的结构与光学特性.实验结果表明:Fe3+、SiO2掺杂进入TiO2的晶格,可获得高纯度锐钛矿相纳米TiO2.Fe3+和SiO2的加入有助于抑制金红石相的形成和晶粒长大,提高了TiO2的热稳定性.Fe3+-SiO2掺杂将TiO2的光响应范围拓宽至可见光区,提高了纳米TiO2的光催化性能.与纯纳米TiO2相比,Fe3+-SiO2掺杂纳米TiO2光催化降解甲基橙的性能显著提高.     

La3+掺杂对纳米TiO2微观结构及光催化性能的影响

以钛酸丁酯和氯化镧为原料,采用溶胶-凝胶法制备了La3+掺杂TiO2纳米粉体,讨论了不同掺杂浓度、不同热处理温度的样品催化降解刚果红染料实验中的光催化活性,并通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)分析了La3+掺杂TiO2样品的相组成、晶胞参数和晶粒大小对光催化活性的影响.结果表明:La3+掺杂能够显著提高TiO2粒子的光催化活性,最佳掺杂浓度为100∶3 0,最佳热处理温度为600℃;La3+掺杂的TiO2的相组成是影响光催化活性的决定性因素;晶格膨胀程度及晶粒大小对光催化活性的影响,主要是在相组成相同或相近时才体现得比较明显.     

电纺丝法制备稀土复合掺杂二氧化钛及其光催化性能研究

利用静电纺丝法制备了多组分(CeO2+La2O3)稀土掺杂TiO2的纳米纤维,测定了其SEM型貌,通过与未掺杂的纯TiO2粉体及溶胶-凝胶法制备的稀土掺杂TiO2的XRD图谱、光催化性能及沉降性能的比较研究,发现多组分稀土掺杂能够较大幅度提高TiO2的光催化性能,同时该法制备的纳米纤维沉降速度明显高于其他方法制备的光催化剂,能够有效防止二次污染。     

Zn2+/TiO2中空纤维纳米材料模板辅助的两步法制备及其光催化性能

利用一种模板辅助的两步法制备了一系列Zn2+掺杂的TiO2中空纤维纳米材料(Zn2+/TiO2);利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X光电子能谱(XPS)和紫外-可见光谱(UV-Vis)等技术进行表征;以亚甲基蓝(MB)的降解为模型反应,考察Zn2+量对TiO2中空纤维纳米材料光催化性能的影响。结果表明:制备的样品为复制了模板形貌的中空结构纳米纤维材料;在0.00～0.62%Zn2+量范围内,Zn2+/TiO2的光催化活性明显高于TiO2的,且随掺杂量呈先增后降的变化趋势,当Zn2+量在0.29%左右时,其光催化活性最高,在太阳光下3h,MB溶液在Zn2+/TiO2表面的脱色降解率达98%以上,而在TiO2表面仅为60%;Zn2+/TiO2在重复使用5次时仍能保持MB溶液脱色率在90%以上。样品Zn2+/TiO2所表现出的优良催化性能是众多因素-表面羟基、吸附氧、Zn2+活性位、特殊的纤维形貌等协同作用的结果。     

超声喷雾热解法制备含La纳米TiO_2涂层的研究

利用超声喷雾热解法在玻璃衬底上制备了La3+掺杂纳米TiO2涂层,并在500℃及空气氛围下退火2h。利用XRD、拉曼光谱、SEM和UV-Vis等测试手段对其晶体结构与光学特性进行了分析,研究了不同La3+掺杂浓度对TiO2涂层结构与光学特性的影响。XRD和Raman光谱结果表明,制得的涂层为锐钛矿型纳米TiO2结构,La3+掺杂对纳米TiO2的晶体结构没有明显的影响,抑制了其晶体的生长。UV-VIS透过光谱表明,La3+掺杂导致涂层光吸收边红移及禁带宽度减小。当La3+掺杂浓度为1%时,样品的禁带宽度减小到2.93eV,扩大了纳米TiO2涂层的光谱吸收范围。     

可见光诱导型含硒离子源掺杂的纳米TiO_2的可控制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法,以钛酸丁酯为钛源,分别以三乙醇胺和亚氨基二乙酸为水解抑制剂,合成了掺杂SeO2-3离子源不同含量的纳米TiO2,并在可见光范围内对孔雀石绿(MG)进行光催化活性评价。结果表明,SeO2-3离子源掺杂能够有效地提高纳米TiO2的光催化性能,并且确定了不同条件下合成的纳米TiO2的最佳掺杂含量和反应条件。对掺杂的TiO2进行了紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)、傅里叶变换红外(IR)、X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、光电子能谱(XPS)以及氮物理等温吸附(BET)等系列表征,揭示了催化剂的表面性能、电子结构、脱水性能、吸附性能、结晶程度、晶相结构等多方面协同作用是SeO2-3离子源掺杂的TiO2具有最高的光催化活性的原因,该研究可能为新型高性能光催化材料的发展提供理论基础与应用支撑。     

La掺杂TiO_2膜的制备及其对甲苯的去除性能

以钛酸四丁酯和硝酸镧为原料,采用溶胶-凝胶法,制备出La掺杂TiO2膜.采用X射线光电子能谱(XPS)、傅立叶红外(FTIR)、X射线衍射(XRD)、低温氮物理吸附、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)对光催化剂的晶相结构、光谱特征和表面结构进行表征.以气相甲苯为模型物,在自制光催化反应器中考察了催化剂在可见光下对气相有机污染物的去除性能.结果表明,La掺杂可诱发催化剂的可见光催化活性,500℃热处理的2.8%molLa掺杂TiO2膜在60min内即可完全去除6110.18mg/m3的气相甲苯;掺入的La主要以La2O3的形式存在,同时有一部分形成Ti-O-La键;La掺杂可抑制TiO2锐钛矿相向金红石相转变、提高相转变温度、减小晶粒尺寸及增大催化剂比表面积;La/TiO2薄膜表面光滑、致密,La的引入能有效抑制TiO2膜气孔的产生;La掺杂可提高TiO2在可见光区的吸收,使催化剂吸收边向长波移动;La的f轨道的电子跃迁和TiO2晶格扭曲是催化剂可见光活性提高的重要原因.     

稀土La掺杂TiO2纳米纤维高响应光催化降解染料研究

为了提高TiO₂光催化性能,并研究金属离子掺杂对TiO₂光催化性能的影响,采用静电纺丝技术和煅烧工艺制备稀土元素La掺杂TiO₂无机纳米纤维膜,通过SEM、XRD、FT-IR、TG测试对材料的形貌、结构进行表征,以亚甲基蓝为靶向降解剂,进一步深入研究La³⁺改性TiO₂光催化氧化降解染料的机理。结果表明,当染料浓度为10 mg/L,La³⁺掺杂改性纳米TiO₂纤维的浓度为15 mg/10 mL条件下,催化10 min的降解率为63.41%,催化70 min的降解率即可达到99.87%,比未掺杂TiO₂纳米纤维的降解率提高了6.36%,可见,La³⁺的掺杂提高了TiO₂光催化降解速率,所需要的时间减少了。     

La、Fe共掺杂TiO2/膨润土的制备及其光催化性能

采用超声辅助溶胶-凝胶法制备了La、Fe共掺杂TiO2/膨润土复合光催化材料。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱和紫外-可见漫反射吸收光谱(DRS)等测试技术对其进行了表征分析。在紫外光照射下,通过对TNT废水的光催化降解,考察其光催化活性。结果表明,La、Fe的共掺杂抑制了TiO2的晶型转变和晶粒生长,增强了复合材料的吸光性能;适量的La、Fe共掺杂能提高复合材料的光催化性能,当La与Fe的掺杂量分别为0.5%和0.05%(摩尔分数),煅烧温度为400℃时,其光催化活性达到最佳效果。